航天器热控试卷2014

1-1一大平板，高3m 、宽2m 、厚0.02m ，导热系数为45 W /(m ·K )，两侧表面温度分别为t 1=100℃、t 2=50℃，试求该平板的热阻、热流量、热流密度。

李庆宇解：由傅里叶导热定律有： 热阻：热流量：热流密度：1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m 和8m ，厚为0.2m 。

在冬季，上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。

如果混凝土的热导率为1.4 W /(m ·K )，通过地面的热损失率是多少？如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖，且天然气的价格为C g = $0.01/MJ ，每天由热损失造成的费用是多少？ 钟超解： 热损失率/0.2费用 Y$1-3 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流传热的表面传热系数为h = 70W /(m 2·K )，热流密度为q = 5000W /m 2，试求管壁温度及热流量。

曾广成解：由牛顿冷却公式得管壁温度为：热流量为：1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器，产生的表面传热系数h = 1135.59 W /(m 2·K )，换热器表面温度可认为是常数，为65.6℃，空气温度为18.3℃。

若要求的加热功率为8790W ，试求所需换热器的换热面积。

张德金解：根据对流换热公式t A h Q ∆=**，其中表面传热系数h = 1135.59 W /(m 2·K )，C t 3.473.186.65=-=∆，W 8790Q =，则2164.0m A =。

1-5 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m ，直径为2mm ，表面发射率为0.95。

试计算电炉丝的辐射功率。

刘伟强解： 实际物体的辐射力可以表示为 ：E =εσT 4=εC 0（T /100）4，其中ε表示实际物体表面发射率，C 0：黑体辐射系数，T ：物体热力学温度；电炉丝表面辐射面积S : S =2πr 2+πdL 辐射功率P =ES 代入相关数据得到P =799.3543 w /s1-6 夏天，停放的汽车其表面的温度通常平均达40～50℃。

2014年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）物 理一、单项选择题:本题共5小题，每小题3分，共计15分。

每小题只有一个．．．．选项符合题意。

1．如图所示，一正方形线圈的匝数为n ，边长为a ，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。

在Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B 均匀地增大到2B ．在此过程中，线圈中产生的感应电动势为A ．22Ba t ∆B ．22nBa t ∆C ．2nBa t∆ D ．22nBa t ∆【答案】B【解析】根据法拉第电磁感应定律知E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ·S Δt ，这里的S 指的是线圈在磁场中的有效面积，即S ＝a 22，故E ＝n （2B －B ）S Δt ＝nBa 22Δt，因此B 项正确。

2．已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为A ．3. 5 km/ sB ．5. 0 km/sC ．17. 7 km/ sD ．35. 2 km/s 【答案】A【解析】航天器在火星表面附近做圆周运动所需的向心力是由万有引力提供的，由G Mm R 2＝m v 2R 知v ＝GMR，当航天器在地球表面附近绕地球做圆周运动时有v 地＝7.9 km/s ，v 火v 地＝GM 火R 火GM 地R 地＝M 火M 地·R 地R 火＝55，故v 火＝55v地＝55×7.9 km/s≈3.5 km/s ，则A 正确。

3．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2，电压分别为U 1、U 2，电流分别为I 1、I 2，输电线上的电阻为R 。

变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是A ．1122I n I n = B ．22UI R= C ．2112I U I R = D ．1122I U I U =【答案】D【解析】根据变压器的变压原理1221I n I n =，A 项错误；2R U I R =，因为R U U ＞，B 项错误；11U I 为电路输入的总功率，22R I 为电线上损耗的功率，2112U R I I ＞，C 项错误，D 项正确。

南京航空航天大学2014年硕士研究生入学考试初试试题 A卷 科目代码: 917满分: 150 分（专业学位）科目名称: 工程热力学注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！一、简答题 （共50分）1、（5分）锅炉汽包里的高压热水进入低压容器后可能会发生什么现象？为什么？2、（5分）若缩放喷管进口截面上工质的参数不变，降低背压，则可以提高喷管的流量。

该说法正确吗？简要说明理论。

3、（5分）绝热节流后气体温度不变。

这个说法总是正确的吗？简单说明理由。

4、（5分）压缩机压缩过程的多变指数n的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数n南京航空航天大学2014年硕士研究生入学考试初试试题A 卷科目代码: 917科目名称:工程热力学满分: 150分注意: ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！一、简答题 （共50分）1、 （5分）锅炉汽包里的高压热水进入低压容器后可能会发生什么现象？为什么？2、 （5分）若缩放喷管进口截面上工质的参数不变，降低背压，则可以提高喷管的流量。

该说法正确吗？简要说明理论。

3、 （5分）绝热节流后气体温度不变。

这个说法总是正确的吗？简单说明理由。

4、 （5分）压缩机压缩过程的多变指数n 的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数n 应增加还是减少？5、 （6分）燃气轮机理想循环（Brayton 循环）中，若循环增温比τ一定，试分析是否增压比越高越好？6、 （8分）有人提出一个循环1-2-3-1，其中1-2为可逆定温吸热过程，2-3为可逆绝热过程，3-1为不可逆绝热过程。

试问此循环能否实现，为什么？7、 （8分）当工质为定值比热容的空气时，试问定压过程中加入的热量有百分之多少转变成膨胀功？空气视为理想气体。

05.万有引力与航天1.（2014年 安徽卷）14．在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律。

法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系。

已知单摆摆长为l ，引力常量为G 。

地球的质量为M 。

摆球到地心的距离为r ，则单摆振动周期T 与距离r 的关系式为 A．2T π= B.2T π= C．T =D．2T π=【答案】B【解析】由于万有引力使物体产生加速度，由牛顿第二定律得：2MmGmg r=，而单摆的振动周期公式为2T =，联立得：2T π=。

B 正确。

2.（2014 北京）23.万有引力定律揭示了天体运动规律与地上物体运动规律具有内在的一致性。

（1）用弹簧秤称量一个相对于地球静止的小物体的重量，随称量位置的变化可能会有不同的结果。

已知地球质量为M ，自转周期为T ，万有引力常量为G 。

将地球视为半径为R 、质量均匀分布的球体，不考虑空气的影响。

设在地球北极地面称量时，弹簧秤的读数是F 0a . 若在北极上空高出地面h 处称量，弹簧秤读数为F 1，求比值的表达式，并就h =1.0%R 的情形算出具体数值（计算结果保留两位有效数字）；b . 若在赤道地面称量，弹簧秤读数为F 2，求比值的表达式。

（2）设想地球绕太阳公转的圆周轨道半径为r 、太阳的半径为R s 和地球的半径R 三者均减小为现在的1.0%，而太阳和地球的密度均匀且不变。

仅考虑太阳和地球之间的相互作用，以现实地球的1年为标准，计算“设想地球”的一年将变为多长？23.【答案】（1）a .100.98F F = b .2322041F R F T GMπ=- （2）不变【考点】万有引力定律的应用 【解析】（1）设小物体质量为m a .在北极地面2GMmF R =0 在北极上空高出地面h 处2+h)GMmF R =1（ 21200.98(R h)F R F ==+ b .在赤道地面，小物体随地球自转做匀速圆周运动，受到万有引力，有22224m GMm F R R Tπ-= 得2322041F R F T GMπ=- （2）地球绕太阳做匀速圆周运动，受到太阳的万有引力，设太阳质量为M S ，地球质量为M ，地球公转周期为T g ，有：2224r S gGM M Mr T π=得g T ==其中ρ为太阳的密度，由上式可知，地球的公转周期仅与太阳的密度、地球公转半径与太阳的半径之比有关，因此“设想地球”的1年与现实地球的1年时间相等。

2014-2019全国卷1“热学”选考题汇编14、33.[物理──选修3-3](15分)(1)(6分)一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其p-T图像如图所示。

下列判断正确的是。

(填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分)A.过程ab中气体一定吸热B.过程bc中气体既不吸热也不放热C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热D.a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小E.b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同(2)(9分)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。

开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T0。

现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h/4。

若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积。

已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g。

15、33．[物理——选修3－3](15分)(1)(5分)下列说法正确的是——(填正确答案标号。

选对l个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学地质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变(2)(10分)如图，一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞。

已知大活塞的质量为m1=2.50kg，横截面积为s1=80.0cm2；小活塞的质量为m2=1.50 kg，=40.0cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为l= 40.0cm；横截面积为s汽缸外大气的压强为p=1.00×105Pa，温度为T=303K。